三項研究助攻波多黎各 提升電網抵禦極端氣候能力

2022年颶風菲奧娜侵襲波多黎各時，徹底暴露出這座島嶼能源基礎設施的脆弱性。這場僅被列為一級的風暴，竟導致全島大停電，居民斷電時間從數天到數週不等，對健康、安全與經濟造成深遠影響。

然而這場災難也帶來難得的科研契機。自2021年起負責波多黎各電力輸配的民營電力公司LUMA Energy，在颶風登陸期間每10分鐘就記錄一次高解析度的斷電資料。如今普林斯頓大學工程團隊正運用這些珍貴資料，協助LUMA等電力系統營運商更瞭解電網在極端氣候下的表現。

這支由普林斯頓主導的研究團隊近期發表系列論文，建立量化災難性停電風險的預測模型。這些模型不僅能評估現有電網弱點，更能預測未來大量採用再生能源的電力系統在極端氣候下的表現。研究成果將為電網升級提供關鍵依據，協助能源系統在追求淨零目標的同時維持供電穩定。

研究領頭人、土木與環境工程學系教授林寧指出：「能源轉型的部分動機正是為了減緩氣候變遷衝擊，但太陽能、風能等再生能源比化石燃料更容易受環境影響。」這項研究特別關注當再生能源佔比提升時，如何避免電網不穩定風險。

研究團隊在《自然通訊》發表的CRESCENT模型，能模擬颶風等極端氣候對電力系統的連鎖效應。透過1000次模擬測試，團隊發現一個反直覺現象：當波多黎各最大電廠Costa Sur的輸電線在颶風初期就故障時，電網反而比後期故障時更具韌性。第一作者徐洛解釋，這就像德州在2021年冬季風暴中實施的分割槽限電策略，提前降低電網負荷反而能避免全面崩潰。

另一篇發表在《美國國家科學院院刊》的論文則提出REDUCER模型，專為極端氣候下的電力排程設計。相較傳統日間運營策略，此模型在颶風菲奧娜來襲前為波多黎各節省20%運營成本，更減少近1GW的彈效能源排程需求。特別值得一提的是，REDUCER在處理包含大量屋頂太陽能的配電網路時表現尤為出色，運算速度比現有商業軟體快10倍以上。

研究團隊強調，雖然以波多黎各電網作為測試案例，但這些模型可適用於各種電網配置與極端氣候情境。林寧教授引用《自然電氣工程評論》資料指出，2011至2021年間美國與氣候相關的停電事件已較前十年增加78%。她表示：「氣候變遷是全球性挑戰，我們希望這項研究能幫助各地能源系統適應極端氣候威脅。」

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